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mab在千米级斜拉桥减震控制中
的应用研究
任 琨
（中铁建设集团有限公司，100040，北京）
摘 要
：对千米级斜拉桥，一般要求其主塔在强震作用下处于弹性状态。因此往往采用漂浮（或半漂浮
体系）来降低主塔的地震响应，但在地震作用下其梁端纵向位移很大甚至超过允许值，故通常在塔梁间设
置弹性连接装置或粘滞阻尼器来加以控制。采用一种新型阻尼器——复合型金属阻尼器（ MBA）可实现这
一目标。在多遇地震作用下， MAB的滞回曲线饱满，其良好的耗能特性可减小梁端纵向位移；在罕遇地震
作用下， MAB能提供足够的纵向刚度，限制梁端纵向位移。 MAB不存在渗漏问题，因此具有较好的应用
前景。
关键词：千米级斜拉桥；减震控制；复合型金属阻尼器（MAB）
中图分类号：U 463.33+5.1
文献标志码：A
文章编号： 1000–4726(2019)02–0181–03
energy dissipation of super-long-span Cable-stayed bridge using
metal alloy braCe
Ren Kun
(China Railway Construction Group Co., Ltd., 100040, Beijing, China)
abstract: For a super-long-span cable-stayed bridge, it is often required that the main tower be
essentially elastic under a strong earthquake. Therefore, a seismic isolation structural system is often used to
reduce the seismic response. Since the seismic displacement at the end of the deck may severely exceed
the allowance, the elastic link device and viscous damper are often employed to control the displacement. In
this article, a new damper (Metal Alloy Brace) is used to achieve this goal. Under the frequently occurred
earthquake excitation, MAB's hysteretic curve is plump, so the structural deformation is reduced. Under rare
earthquake excitation, MAB can supply so big stiffness that the structural deformation is limited, and the
damper will also dissipate much energy. And the damper has no problem with leakage and metamorphism.
So, the prospect of MAB is brightening.
Keywords: super-long-span; cable-stayed bridge; energy dissipation; metal alloy brace
收稿日期：2018–11–26
基金项目：国家自然科学基金（90715032， 50978009）
作者简介： 任琨（1980—），女，陕西西安人，高级工程师， e-mail：
renkun@ztjs.cn.
我国地处全球大陆地震最活跃的环太平洋地震带
与欧亚地震带之间，在我国建造千米级斜拉桥，关键
是保持桥梁在强震作用下的安全。鉴于千米级斜拉桥
的重要性，其主塔在强震作用下基本上呈弹性，因此
常用采用漂浮（或半漂浮体系）来降低地震反应。但
是随着结构自振周期增大，梁端纵向位移会超过允许
值，一般需采取措施加以控制。
1 地震作用下结构的梁端纵向位移控制
目前超长跨度斜拉桥的梁端纵向位移一般采用弹
性连接装置和粘滞阻尼器控制。如日本 Tatara斜拉桥
在桥塔和梁之间设置大型橡胶支座来控制梁端纵向位 移，而
Meiko-Chuo 桥梁则采用钢绞线来连接主塔与
主梁。 很多学者针对单自由度体系进行研究，结果表明
粘滞阻尼器的减震效果显著。美国旧金山金门大桥和
中国苏通大桥就采用了粘滞阻尼器来减小地震作用下
的梁端位移。 鉴于粘滞阻尼器良好的减震效果及在静力作用下
几乎不产生附加力而被广泛采用。然而，粘滞阻尼器
有一个缺陷，即漏油。 随着工程减震领域的发展，新型的减震消能策
略不断丰富，其中复合型金属阻尼器（ MAB）的出
现就为千米级斜拉桥的减震控制提供了新的选择。
MAB 由复合材料构成，在正常状态下为固态，而
在地震作用下则会变为液态，故不会发生渗漏和变质
问题。
在多遇地震作用下， MAB的滞回曲线饱满， 建 筑 技 术
Architecture Technology 第50
卷第 2
期 2019
年2
月
Vol.50 No.2 Feb. 2019
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可减小结构变形；在罕遇地震作用下，MAB能提供
足够大的刚度来限制结构变形，同时也能消耗地震
能 量。MAB 的工作性能已在拟动力试验中得到了
验证。
2 实例分析
本文以某双塔双索面的超大跨度斜拉桥为研究
对象，其跨径布置为 100 m+100 m +300 m+1088 m+
300 m+100 m+100 m。主塔为钢筋混凝土，呈倒 Y形，
高 300 m；主梁为钢箱梁，截面呈扁平流线型，梁高
4 m。 该桥的三维有限元模型如图 1所示。
图 1 有限元模型
该桥采用漂浮体系。通过计算可知，在纵向地震
作用下梁端纵向位移很大。因此，在每个塔梁连接处
沿纵向均设置了 4个粘滞阻尼器（带有纵向限位）。
粘滞阻尼器的应力速度关系函数为 F
=CVα
，速度指
数 α
为 0.4，减震系数为 3 750。
为便于对比，在每个塔梁连接处沿纵向设置有
8 个屈服力为 1 500 kN的MAB。由于目前有限元软
件中没有用来模拟 MAB的滞回模型。因此本文在分
析过程中，采用一种
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